개념 한 쪽
센서는 물리적 현상을 전기 신호로 변환하여 측정·검출을 수행하는 장치이다. 광센서, 유도형, 정전용량형, 스트레인 게이지 등 목적과 원리에 따라 종류가 나뉘며, 선정 시에는 감지거리·반응속도·정확성 같은 성능 요소를 우선 고려한다.
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출제기준 단원 「센서의 종류와 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 광전 스위치 유형 판별 | 1 | 분리 설치와 빛 차단 설명으로 센서 유형을 고르기 |
| 센서 선정 기준 식별 | 1 | 성능 관련 항목과 비관련 항목을 구분하기 |
| 기계적 변형-저항 변환 센서 판정 | 1 | 변형을 저항으로 변환하는 센서 이름을 묻기 |
광센서는 빛을 이용하여 물체의 유무를 감지하는 장치로, 투광기와 수광기를 분리 설치하여 빛이 차단되면 신호를 보내는 투과형(Through-beam, 약어 PHS)이 대표적이다. 광센서는 반사형이나 거울 반사형처럼 빛의 반사 특성을 이용하는 방식도 존재하며, 재질에 구애받지 않아 비금속도 검출 가능한 장점이 있다.
스트레인 게이지는 기계적 변형이 가해지면 저항값이 변하는 원리를 이용하는 센서로, 변형량이나 압력, 하중 측정에 활용된다. 기계적 탄성에 따른 변형이 전기적 저항 변화로 직접 변환되므로 변형 검출에 적합하다. 로드 셀은 하중을 측정하는 장치로 스트레인 게이지 원리를 응용하여 사용되는 사례가 많다.
센서의 감지거리 관련 용어에는 공칭(이론적 최대), 정미(정격 전압·정격 온도에서의 기준 거리), 유효(허용 범위 내 전압·온도 변동을 포함한 실제 사용 환경에서의 정상 동작 거리)가 있다. '정격검출거리'라는 용어는 표준화되지 않았거나 정미와 유사하게 쓰일 수 있으나, 어떠한 전압·온도 변동에도 무관하게 검출된다는 절대적 설명은 물리적으로 성립하지 않는다.
센서 선정 시에는 감지거리, 반응속도, 정확성 등 성능 관련 항목을 우선 고려한다. 제조일자는 성능 자체와 직결되는 선정 기준이 아니므로 일반적인 선정 항목에서 제외한다. 이처럼 성능 지표와 관리 정보를 구분하여 선택 기준을 정리해야 한다.
컨베이어 위를 분당 3000개가 통과할 때 센서의 최소 감지 주파수를 구하려면 분당 개수를 초당 개수로 변환한다. 3000개 ÷ 60초 = 50이므로 센서는 최소 50Hz로 감지할 수 있어야 한다.
광전 스위치 문제에서는 '분리 설치'와 '빛 차폐'라는 키워드를 보고 투과형(PHS)을 선택한다. 스트레인 게이지와 관련된 문제에서는 '변형→저항 변화'라는 변환 매커니즘을 떠올려 답을 찾는다.
투광기에서 나오는 광선을 수광기로 받고 검출 물체가 차폐하면 신호를 보내는 검출 스위치는？
정답 ③ · 광전 스위치의 종류 중 투과형(Through-beam type)은 빛을 내는 투광기(Sender)와 빛을 받는 수광기(Receiver)를 서로 마주 보게 분리하여 설치하는 방식입니다. 평상시에는 투광기에서 나온 빛이 도달하여 수광기가 빛을 감지하고 있는 상태를 유지하지만, 물체가 두 기기 사이로 지나가면서 빛을 가로막으면(차폐) 수광기가 빛의 단절을 감지하여 검출 신호를 출력하게 됩니다.
투광기와 수광기를 분리 설치하여 물체가 빛을 차폐할 때 신호를 출력하는 방식은 투과형 PHS이다.
센서 선정시 고려할 사항이 아닌 것은?
정답 ③ · 문항은 센서 선정 시 고려사항이 아닌 항목을 찾는 문제이다. 감지거리, 반응속도, 정확성은 센서 성능을 직접 결정하는 주요 고려사항이므로 해당되지만 제조일자는 성능 사양이 아니라 품질 관리 정보에 해당하므로 선정 기준으로 보지 않는다.
센서 선정 시 감지거리, 반응속도, 정확성은 성능과 직결되나 제조일자는 고려 대상이 아니다.
압력이나 변형 등의 기계적인 양을 직접 저항으로 바꾸는 압력 센서는?
정답 ③ · 문제는 기계적 양(압력·변형 등)을 직접 저항 변화로 변환하는 센서를 묻고 있다. 기계적 변형을 저항값 변화로 직접 변환하는 소자는 스트레인 게이지로, 변형에 따라 저항이 변하여 신호를 얻는다.
기계적 변형을 저항 변화로 직접 변환하는 센서는 스트레인 게이지이다.
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